膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用

季敬福

摘要：膜分離技術(shù)有成本低，效率高和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，并且使用的化學(xué)藥品相對(duì)比較少，可以有效的辨別分離出來(lái)的物質(zhì)。從而進(jìn)行高度提純，和傳統(tǒng)的方法相比有很多優(yōu)勢(shì)。文章分析其技術(shù)原理，探討其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù)；水處理環(huán)境工程；應(yīng)用

引言

經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)使得大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活廢水排入水體，造成嚴(yán)重水污染，雖然不像洪水和旱災(zāi)那樣更易沖擊人們的視線，但日益加劇的水污染實(shí)際上已逐漸成為世界性的災(zāi)難，無(wú)論是對(duì)人類(lèi)生存安全所造成的威脅。

一、膜分離技術(shù)的原理

膜分離技術(shù)的原理是，在液體混合物中，對(duì)不同組成成分的液體或者液體膜的選擇通透性也是不相同的，膜的分離技術(shù)是指利用膜的選擇選擇滲透性的不同發(fā)揮其工作，借助外界能量、化學(xué)位差，對(duì)不同成分組成的氣體和液體，進(jìn)行分離提純，在污水處理、食品、能源和化工生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且得到快速的發(fā)展，膜分離技術(shù)是一種新型的分離方法和傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、消耗的能源比較小，不會(huì)造成二次污染，能夠取得很好的分離凈化效果。膜分離技術(shù)有很多功能，主要包括：對(duì)混合氣體或者液體的分離、濃縮、凈化，并且操作過(guò)程十分簡(jiǎn)便，能夠起到很好的凈化效果，消耗的能源比較小，有一定的環(huán)保特點(diǎn)，方便對(duì)操作過(guò)程的控制。所以，現(xiàn)今在食品行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、生物研究領(lǐng)域、 水處理、化工行業(yè)、石油和電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有一定的環(huán)保效果，在目前的分離技術(shù)中，膜分離技術(shù)受到了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。

二、膜分離技術(shù)現(xiàn)狀

膜分離是指利用具有選擇性透過(guò)能力的薄膜作為分離介質(zhì)，在外界能量或化學(xué)位差的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)雙組分或多組分混合物的分離、純化、濃縮等處理的一種新型分離技術(shù)。目前工業(yè)化應(yīng)用較為成熟的膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析等。與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)：a. 過(guò)程能耗低，大多數(shù)膜分離過(guò)程是在低溫或室溫條件下進(jìn)行的，且分離過(guò)程中無(wú)相變發(fā)生，與萃取、蒸餾、蒸發(fā)等傳統(tǒng)分離過(guò)程相比，能耗得以大幅降低；b. 膜分離技術(shù)的分離效率高，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)良，傳統(tǒng)混凝、沉淀等技術(shù)以重力分離為主，其最小極限是微米級(jí)，而膜分離技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)物質(zhì)的分離，水中的消毒副產(chǎn)物、病毒、細(xì)菌及有機(jī)物都可以通過(guò)膜分離技術(shù)去除，而且經(jīng)膜分離處理后的水質(zhì)明顯優(yōu)于其他處理方法；c. 膜分離過(guò)程中藥劑添加量極少，傳統(tǒng)水處理技術(shù)需要投放大量化學(xué)藥劑，可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生二次污染，而膜分離技術(shù)可以從根本上解決這一問(wèn)題；d. 膜分離技術(shù)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)成本不高，且可以提供可靠穩(wěn)定的水質(zhì)，出水水質(zhì)只和膜選擇性有關(guān)，與原水運(yùn)行條件和水質(zhì)關(guān)系不大；e. 膜分離技術(shù)所需設(shè)備占地面積小，膜分離環(huán)節(jié)通常可以直接引入到企業(yè)原有的生產(chǎn)工藝流程中，避免了對(duì)生產(chǎn)線的大幅度改變；f. 膜分離過(guò)程通常以壓力作為推動(dòng)力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

三、膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

1.處理工藝廢水

隨著工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程的逐漸加快，工業(yè)廢水的排放造成了環(huán)境的污染，也成為了環(huán)保部門(mén)頭疼的問(wèn)題。一些工業(yè)廢水的排放沒(méi)有按照指定的要求進(jìn)行排放，廢水排放的范圍比較廣、排量大、化學(xué)物質(zhì)含量超標(biāo)，有的含有的一定的毒性，對(duì)人類(lèi)的健康和環(huán)境的保護(hù)都產(chǎn)生了很大危害。為了人類(lèi)的生活的健康和環(huán)境保護(hù)，對(duì)廢水進(jìn)行回收處理，有效的節(jié)約能源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水的回收要進(jìn)行嚴(yán)格的處理并進(jìn)行一定的檢驗(yàn)，只有檢驗(yàn)合格后，才可以進(jìn)行排放。在進(jìn)行廢水處理的過(guò)程中，膜分離技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，對(duì)工業(yè)廢水而言，不但可以有很好的分離凈化效果，經(jīng)過(guò)相關(guān)的處理之后工業(yè)廢水可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水中的有效成分可以得到回收和在利用，實(shí)現(xiàn)能源的在循環(huán)，還能達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的效果。所以，膜技術(shù)在工業(yè)廢水的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)廢水在經(jīng)過(guò)膜處理之后，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)廢水中有用的物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)再回收，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)，在一定程度上促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.處理飲用水

經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸加快，環(huán)境的污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。人們對(duì)飲用水的質(zhì)量提出了更高的要求，水污染的因素有很多，飲用水的凈化問(wèn)題也越來(lái)越突出。對(duì)水體進(jìn)行凈化，主要是去掉水中的雜質(zhì)、細(xì)菌和一些有效的成分。膜分離技術(shù)的應(yīng)用為水資源凈化提供了便利，以其自身特點(diǎn)，為飲用水進(jìn)行處理帶來(lái)了歷史性變革。膜處理技術(shù)在凈化水資源會(huì)有多種方法，主要包括了微濾方式、超濾方式和納濾方式等等，膜處理技術(shù)有著強(qiáng)大的過(guò)濾功能，對(duì)去除水中細(xì)小的顆粒有著很好的效果和傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，有一定的優(yōu)越性，對(duì)納米型的微粒，常用的過(guò)濾方式是不能將其去除的，應(yīng)用膜分離技術(shù)對(duì)以上現(xiàn)象有很好的效果，能夠有效的去除水中的漂浮的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，有效的提高了飲用水的質(zhì)量。

3.海水淡化

海水是地球分布比例最大的水資源，針對(duì)水資源的危機(jī)，對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，是解決水資源危機(jī)的有效方法?，F(xiàn)階段，運(yùn)用海水資源淡化技術(shù)，包括反滲透、電滲透和膜蒸餾技術(shù)等等。利用電滲析技術(shù)對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，淡化處理后的海水可以當(dāng)成飲用水使用，主要缺點(diǎn)是對(duì)能源的消耗比較高?；厥赵诶眯实汀Ｈ欢梅礉B透膜進(jìn)行海水淡化處理，可以消耗較少的能源，得到更高的脫鹽率。反滲透技術(shù)的應(yīng)用，是海水淡化領(lǐng)域的重大突破，它降低了海水淡化的成本?，F(xiàn)今，利用反滲透技術(shù)對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，并用這種處理方式制造飲用水，可以解決水資源危機(jī)，有效的降低水資源的淡化成本。正是因?yàn)橐陨系膬?yōu)勢(shì)在海水淡化的過(guò)程中。反滲透技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。膜蒸餾技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如操作簡(jiǎn)單、能源的消耗小、環(huán)保，有效延長(zhǎng)了膜的使用時(shí)間。

四、膜技術(shù)應(yīng)對(duì)水安全問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，人工合成化合物的種類(lèi)與數(shù)量劇增，新型污染物不斷出現(xiàn)，水污染導(dǎo)致的水安全問(wèn)題也日趨復(fù)雜。膜技術(shù)在水安全保障方面得到了廣泛的應(yīng)用，但是部分膜過(guò)程效率低及膜污染問(wèn)題是制約其更好應(yīng)用的主要因素，因此未來(lái)研究工作應(yīng)主要集中于提高膜性能及過(guò)程效率，具體主要有以下5 個(gè)方面：a. 新型膜材料與膜組件研發(fā)，發(fā)展耐污染、高性能的膜材料與膜組件，延長(zhǎng)膜組件使用壽命，增加運(yùn)行穩(wěn)定性；b.通過(guò)開(kāi)發(fā)更高通量和截留率的膜來(lái)降低反滲透等壓力驅(qū)動(dòng)膜過(guò)程的高運(yùn)行壓力，從而降低過(guò)程的能耗；c. 膜分離機(jī)理研究，目前對(duì)膜分離機(jī)理的研究還不夠系統(tǒng)、全面，加強(qiáng)對(duì)膜分離機(jī)理的研究有助于更好地了解相關(guān)膜過(guò)程，從而增強(qiáng)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的指導(dǎo)性；d. 新型膜工藝流程設(shè)計(jì)與優(yōu)化，單一膜過(guò)程難以達(dá)到滿意的處理效果，因此需要對(duì)膜工藝進(jìn)行組合優(yōu)化，

控制膜污染程度，提高處理效率；e. 提高膜法海水淡化的產(chǎn)水水質(zhì)，降低產(chǎn)水中硼酸等有害物質(zhì)的含量，保留部分微量元素和礦物質(zhì)。反滲透作為目前在脫鹽方面應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，需要較高外壓力且膜易污染，而新興的正滲透過(guò)程因具有高水回收率、低膜污染和潛在的低能耗等優(yōu)勢(shì)，在發(fā)電、脫鹽和食品濃縮等領(lǐng)域顯示出較好的發(fā)展前景，正滲透也將會(huì)在應(yīng)急供水等領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。另外，可以利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的膜蒸餾及其他新型膜過(guò)程為一些遠(yuǎn)離陸的島礁開(kāi)發(fā)提供用水保障。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，隨著該技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用的領(lǐng)域和前景將會(huì)不可限量。

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